パラレル脳クロスモーダル研究部門の概要
研究内容
脳と神経情報・システムの研究開発基盤～複数個体間の脳や個体内のいわゆるもう一つの脳との相互作用の機序解明をめざします～
目的
「社会性動物における脳間相互作用をリアルタイムで捉える技術」を柱に脳活動の同期現象の数理モデル化、AIによる脳データ解析手法の高度化を進め、脳の相互作用の理解を深めることを目指します。
今後の展開
多次元・多軸の研究者間で共通言語を見出すため、公開セミナーや勉強会を積極的に開催し、若手や学生の育成と研究者間の融合を促進する。
部門長の言葉
本部門は、「脳」という未解明のフロンティアに対して、理論・実験・技術開発・社会応用を一体化したクロスモーダル技術の創出し、脳の理解を深めることで、社会的課題の解決や新技術の創出を目指した東京理科大学発の革新的な学問領域「つなげる脳科学」すなわち『パラレル脳』の創成を推進します。
脳神経科学の背景
脳神経科学は、21世紀に飛躍的な発展が期待されている生命科学分野です。脳の健康を保持することにより高齢化社会における生活の質（QOL）の向上が見込めること、さらには脳で行われる情報処理の仕組みを応用することで革新的な情報通信技術（ICT）の創出が見込まれることから、社会・産業界からも熱い視線が送られている分野でもあります。
脳の健康、心の健康
わたしたちの心や行動を制御する脳は、ヒトが人らしい生活をするためにはなくてはならない組織です。しかし、人はライフステージで様々な脳の健康障害に直面します。脳の発達障害は自閉症スペクトラム障害の原因となり、統合失調症のリスクにもつながります。現代のストレス社会では、誰もがうつ病やストレス障害に陥るリスクに曝されています。そして、深刻化する高齢化はアルツハイマー病をはじめとする認知症の増加問題を抱えています。脳の健康、心の健康の障害は個人のQOLの損失に直結する国民健康上の大きな問題です。また、患者家族の負担と経済的損失にもつながる社会的にも重大問題です。
脳の情報処理
一方、脳は超並列で高速演算する高度なアナログコンピュータとして注目されています。小型でかつ超省エネ（消費電力量10～30W）でありながら、スーパーコンピュータ京（990万W）に匹敵する情報処理を実行することができます。脳からヒントを得たコンピューター（Brain-inspired computer）や脳と機械のインターフェース（Brain-machine interface, BMI）を活用した技術開発などが実際に進められています。しかしながら、脳の認知システムや計算アルゴリズムは完全には解明されていません。
パラレル脳クロスモーダル研究部門がめざすもの
脳神経科学は、個体の脳機能を詳しく調べる段階から、人と人、人と環境との関わりの中で脳を理解する段階へと広がりつつあります。本研究部門「パラレル脳クロスモーダル研究部門」では、こうした新しい脳科学の流れを見据え、複数個体の脳活動や行動、生体情報を多角的にとらえる研究を進めます。マウスやヒトを対象としたセンシング技術、脳活動や行動の数理モデル化、AIを用いたデータ解析、分子・細胞レベルからの神経科学的理解などを組み合わせることで、社会性や共生、集団形成の背景にある脳のはたらきに迫ります。
本部門の特徴は、神経科学を中心に、工学、情報科学、数理科学、薬学、心理学などの多様な専門分野が連携する点にあります。単一の方法では見えにくかった脳のダイナミクスを、異なる視点と技術を重ね合わせることで明らかにし、精神・神経疾患の理解、新しい計測技術の開発、ヒトとAI・ロボットの共生に関わる基盤づくりへとつなげていきます。
研究部門の構成とメンバー
本部門では、センシング、生体実験、数理・情報解析の3つの視点から進めます。それぞれの班が専門性を活かして研究を進めるとともに、班を越えた連携によって、東京理科大学ならではの学際的な脳神経科学研究を展開します。
・センシング班では、マウスとヒトの双方に応用できる計測技術や環境設計技術の開発を進めます。脳波、心拍、発汗、歩行動作、音響環境、生体内信号など、さまざまな情報をとらえることで、個体の状態や他者との関わりをより精密に理解するための基盤をつくります。
・生体実験班では、マウスやヒトを対象として、社会行動、ストレス、認知、情動、精神・神経疾患に関わる脳のはたらきを調べます。マウスを用いた疾患モデルや行動解析、ヒトを対象とした心理・生理計測を通して、個体間の関係性や集団内での役割形成が脳活動とどのように結びついているのかを検討します。
・数理・情報解析班では、センシング班や生体実験班から得られる多様なデータをもとに、脳活動や行動の関係性を数理モデルやAIによって解析します。複数個体の脳活動の同期、集団内での情報伝達、行動パターンの変化などを定量的にとらえ、社会的相互作用を支える仕組みの理論的理解を目指します。
当部門との共同研究・連携研究などのご提案を歓迎いたします